层以下的试掘面积很小，平面布局情况尚不清楚。从剖面观察[注: 观察是一种有目的、有计划、比较持久的知觉活动。观察力是人们从事观察活动的能力。观察时运用外部感觉器官直接感知客观事物的表面现象和外部形态的一种计划性和目的性很强的自觉感受活动。]可见，该层为灰褐色、灰黄色至黄褐色粉砂，局部有较清楚的水平层理。亦可分为多个亚层。除最下层为较纯净、水平层理明显的灰黄色粉砂外，其余6个亚层均含有石制品、动物化石以及炭屑等文化遗存。
老奶奶庙主要文化层的加速器14C的年代测定结果为距今40000年前后（未校正），结合附近遗址光释光测年数据来看，该遗址14C测定结果校正后的实际年龄应早于距今45000年。
主要发现
老奶奶庙遗址的主要发现是以灰烬堆积为中心的居住遗迹，以及数量众多的石制品与动物化石遗存。
（1）用火与居住遗迹
遗址地层堆积与遗物分布特点显示，除表土层与2层的较晚阶段堆积外，3、4层皆为旧石器时代遗存。多个文化层连续分布，显示古人类曾经较长时间重复占用该遗址。在本年度发掘揭露的区域内，除3A层的遗物相对较少，其他各层均有用火遗迹与石制品和动物骨骼及其碎片构成的居住遗迹。尤为引人瞩目的是3B与3F层的发现，大量的石制品、动物骨骼等遗物与多个用火遗迹共存，清楚地反映了当时人类的居址结构复杂化的发展趋势。
其中3B层共发现用火遗迹10处。这些灰烬主要分布于发掘区的中部和中南部区域，面积上有大有小。较大者如H9分布范围南北长约20厘米，东西长约30厘米，最厚处厚约3厘米，剖面观察则呈浅锅底状。周围发现大量动物骨骼碎片与石制品等遗物。另外在发掘区北部至中部的不同区域，也有大量动物骨骼残片与石制品及炭屑等遗物密集分布现象，是当时人类一个集中居住活动留下的活动面遗迹。
另一处比较清楚的活动面遗迹保留在3F层。其原始地面呈北高南低的缓坡状分布。遗迹、遗物非常丰富，共发现灰烬堆积6处，分布面积均较大。如分布在发掘区西南部的灰烬堆积平面形状呈近椭圆形，其分布范围南北最长处长约126厘米，东西最宽处宽约100厘米，从剖面上观察，其剖面最厚处可见厚度约8厘米，含有大量炭屑和灰白色斑块状物质。灰烬周围散布着较多的动物骨骼碎片与石制品等遗物。发掘区中部发现的灰烬堆积，平面形状亦近圆形，直径约160厘米。灰烬内包含大量炭屑，其周围也散布着大量密集分布的文化遗物。在中北部区域还有另外几处面积稍小灰烬堆积。灰烬堆积亦周边分布有大量的动物化石及石制品等。在离灰堆稍远处，还可见到明显石器加工区，有数量较多、属于同一原料来源的石核、石片及断块与碎屑等生产石器的副产品。
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